地铁盾构施工安全技术及案例分析 (修改版)

地铁盾构施工安全技术及案例分析安全总监llymake地铁盾构施工安全技术及案例分析目录目录1233445 盾构机工作原理及简介盾构机工作原理及简介一、盾构机工作原理及简介有13座城市的地铁运营里程超过100k一、盾构机工作原理及简介1.1盾构机的工作原理削土体、输送土渣、拼装隧道衬砌、测量导向纠偏等功能。盾构已广泛盾构的工作原理：就是一个钢结构组件沿隧道轴线边向前推进边对土壤进行支护。这个钢结下水的水压以及将地下水挡在盾壳外面。掘进、排土、衬砌等作业在盾壳的一、盾构机工作原理及简介1.2盾构机的构造后配套台车：主要为前部盾体内各系统配置动力源以及水、电、气、浆液、测量与监测等辅一、盾构机工作原理及简介1.2盾构机的构造一、盾构机工作原理及简介1.2盾构机的构造）；2#桥架主要结构为顶部渣土运输装置（皮带输送机）、下部管一、盾构机工作原理及简介1.2盾构机的构造盾构机的后配套台车结构为：5节及以上台车之间的连接，且每节台车分别配备相关装置，以提供前部盾体动力源。1#台车主要结构为：注浆系统、人工操作系统；2#台车主要结构为：泡沫系统、刀盘、螺旋机及闸门等动力泵装置；3#台车主要结构为：动力主油箱及管片拼装机泵装置；4#台车主要结构为：变压器及电柜装置；5#台车主要结构为：膨润土系统、出渣口装置；6#台车主要结构为：内、外循环水系统。一、盾构机工作原理及简介1.2盾构机的构造一、盾构机工作原理及简介1.2盾构机的构造一、盾构机工作原理及简介1.2盾构机的构造对于盾构机来说,掘削系统即是掘削刀盘及其驱动削系统对于盾构机的施工效果有着决定性的影响,的差异对盾构机造价也有着很大的影响,刀盘选型一、盾构机工作原理及简介1.2盾构机的构造）；一、盾构机工作原理及简介1.2盾构机的构造一、盾构机工作原理及简介1.2盾构机的构造一、盾构机工作原理及简介1.2盾构机的构造1.2.6盾构机的验收内容盾构机验收等一、盾构机工作原理及简介1.2盾构机的构造输盾构始发及接收准备工作盾构始发及接收准备工作二、盾构始发及接收准备工作2.1盾构始发前的两件事二、盾构始发及接收准备工作2.1盾构始发前的两件事二、盾构始发及接收准备工作2.1盾构始发前的两件事二、盾构始发及接收准备工作2.1盾构始发场地布置二、盾构始发及接收准备工作2.2盾构始发场地布置二、盾构始发及接收准备工作2.3盾构地面附属配套设施二、盾构始发及接收准备工作2.3盾构地面附属配套设施③组模：模具质量，尺寸精度，对生产合格管片，拼装准确的衬砌环极其重要，必须严格控制组模;④模具检查：模具组装完成，由专职质检员用内径千分尺在模具指定位置进行宽度、内弧面检测，钢筋笼在绑扎平台上制作完毕，用龙门吊配专用吊具按规格将钢筋笼放入模具内，钢筋笼型号与模具型号要。整混凝土振动成型并光面2h后混凝土表面用手压56。二、盾构始发及接收准备工作2.4盾构地下附属配套设施电二、盾构始发及接收准备工作2.5盾构始发掘进前的准备工作安装→螺旋输送机安装→后配套与主机连接→反延长洞门、帘布、折页板安装站台内轨道铺设350T履带吊入场组装延长洞门、帘布、折页板安装站台内轨道铺设350T履带吊入场组装台车接引轨道铺设电瓶车下井6#台车下井3#台车下井5#台车下井6#台车下井3#台车下井5#台车下井2#台车下井4#台车下井1#台车下井前盾翻身、吊装下井前盾翻身、吊装下井设备桥吊装下井刀盘翻身、吊装下井螺旋机吊装下井下尾盾吊装下井中盾吊装下井拼装平台吊装下井安装前盾、刀盘井下安装拼装机吊装下井安装拼装平台吊装下井安装前盾、刀盘井下安装拼装机吊装下井安装设备桥连接中盾、前盾井下安装螺旋机安插盾构螺旋机出土盾构机盾尾刷盾构机盾尾焊接盾构螺旋机出土盾构机盾尾刷盾构机盾尾焊接反力架安装反力架支撑安装盾构机人闸仓二、盾构始发及接收准备工作2.5盾构始发掘进前的准备工作力*RT#Ansteuerung_MengT#Ansteuerung_MenT#Ansteuerung_Druck_A//lierT#Ansteuerung_DT#Ansteuerung_DT#Ansteuerung_DL"Komm_datenbausteL1.000000e+002*RT#Ansteuerung_MT#Ansteuerung_MT#Ansteuerung_MT#Ansteuerung_MT#Ansteuerung_DT#Ansteuerung_DT#Ansteuerung_DT#Ansteuerung_DT#Ansteuerung_MT#Ansteuerung_MT#Ansteuerung_MT#Ansteuerung_MT#Ansteuerung_DT#Ansteuerung_DT#Ansteuerung_DT#Ansteuerung_DT#Ansteuerung_MT#Ansteuerung_MT#Ansteuerung_MT#Ansteuerung_M二、盾构始发及接收准备工作2.5盾构始发掘进前的准备工作二、盾构始发及接收准备工作2.5盾构始发掘进前的准备工作二、盾构始发及接收准备工作2.6盾构始发掘进施工二、盾构始发及接收准备工作2.6盾构始发掘进施工二、盾构始发及接收准备工作2.6盾构始发掘进施工二、盾构始发及接收准备工作2.7盾构接收掘进施工二、盾构始发及接收准备工作2.8人员组织盾构隧道掘进施工盾构隧道掘进施工三、盾构隧道掘进施工3.1盾构掘进施工流程输送输送浆液制备三、盾构隧道掘进施工3.1盾构掘进三、盾构隧道掘进施工3.1盾构掘进范要求并能满足盾构施工各阶段受力要求（端头井结构尺寸和洞门中心已复核且符合设计要求）。三、盾构隧道掘进施工3.1盾构掘进防磕头装置侧视图洞圈正面图防磕头装置防磕头装置侧视图洞圈正面图防磕头装置三、盾构隧道掘进施工3.1盾构掘进3、当盾构进入洞圈立即进行洞圈帘布的整理三、盾构隧道掘进施工3.1盾构掘进三、盾构隧道掘进施工3.1盾构掘进理论上碴土在土压平衡工况模式下支撑介质碴土应具有以下特①良好的流塑状态；②良好的粘—软稠度；③低的三、盾构隧道掘进施工3.1盾构掘进4、推进出土量控制：每环实际出土量应在①隧道掘进：环号；掘进速度；盾构正面土压力；刀盘转速；油压；螺旋顶开启数量及位置；油压；盾构内壁与管片外侧环形空隙（上、下、左三、盾构隧道掘进施工3.1盾构掘进②同步注浆：注浆压力、数量、稠度；注浆材料配比；注浆三、盾构隧道掘进施工3.2管片拼装三、盾构隧道掘进施工3.2管片拼装通缝拼装——前后环纵缝对齐的一种拼法，其特点（图3-三、盾构隧道掘进施工3.2管片拼装图3-图3-5三、盾构隧道掘进施工3.2管片拼装1拼装成环后水平直径与垂直直径允许偏差（浆液凝233相邻管片（环与环、块与块）间的“踏步”44556三、盾构隧道掘进施工3.2管片拼装再经电瓶车运至隧道内工作面进行拼装。在这个过程中应注三、盾构隧道掘进施工3.2管片拼装三、盾构隧道掘进施工3.2管片拼装三、盾构隧道掘进施工3.2管片拼装三、盾构隧道掘进施工3.3同步注浆和二次注浆盾构施工引起的地层损失和盾构隧道周围受扰动或受剪切破坏的重塑土的再固结以及地下后同步注入足量的浆液材料充填盾尾环形建筑三、盾构隧道掘进施工3.3同步注浆和二次注浆二次注浆一般在管片与岩壁间的空隙充填密实性差而致使地表沉降得不到有效控三、盾构隧道掘进施工3.3同步注浆和二次注浆盾构施工背衬注浆宜选用具有料源广、可注三、盾构隧道掘进施工3.3同步注浆和二次注浆三、盾构隧道掘进施工3.3同步注浆和二次注浆三、盾构隧道掘进施工3.3同步注浆和二次注浆二次补强浆量根据地质情况及注浆记录情况，分析注浆效果，结合监测情况，由注浆压力控制。注浆结束标准以注浆压力与注浆量进行双重控制，正常情况下要求每环注浆量不得小于5.8m3。以下情况应例外：①在风化岩层，注浆压力很小而注浆量较大时。增加注浆量直至注浆压力达到注浆压力的下限；②盾构机位于曲线段，考虑超挖，适当增加注浆量；③自稳能力差的粘土地层，注浆量很小而注浆压力较大时，可能是由于盾壳周围岩土发生坍塌，影响了浆液的流动。在注浆压力达到注浆压力上限时停止注浆，随后应进行二次补强注浆。3、注浆速度及时间根据盾构机推进速度，以每循环达到总注浆量而均匀注入，盾构机推进开始注浆开始，推进完毕注浆结束。4、注浆顺序同步注浆通过盾尾注浆管在盾构机推进的同时压注，在每个注浆孔出口设置压力传感器，以便对各注浆孔的注浆压力和注浆量进行检测与控制，从而实现对管片背后的对称均匀压注。为防止注浆使管片受力不均产生三、盾构隧道掘进施工3.3同步注浆和二次注浆偏压导致管片错位造成错台及坡损，同步注浆时对称均匀的注入十分重要。补强注浆通过管片预留注浆孔注浆，应先压注可能存在较大空隙的一侧。5、质量保证措施①施工前应进行详细的浆液配比试验，选定合适的注浆材料、添加剂及浆液配比，保证所选浆液配比、强度、耐久性等物理力学指标满足工程的设计要求；②制定详细的注浆施工设计和工艺流程及注浆质量控制程序，并制定专门的作业指导书。严格按要求实施注浆、检查、记录、分析，及时做出P（注浆压力）、Q（注浆量）、t（时间）曲线，分析注浆效果，反馈指导下次注浆。③注浆作业由专人进行，上岗前应通过培训，施工过程应由富有经验的土木工程师负责注浆技术指导工作；④根据洞内管片衬砌变形和地面及周围建筑物变形监测结果，及时进行信息反馈，修正注浆参数和施工方法，发现情况及时解决。⑤做好注浆设备的维修保养、注浆材料供应，以保证注浆作业顺利连续不中断的进行；做好注浆孔的密封，保证其不漏水。三、盾构隧道掘进施工3.4盾尾油脂和泡沫的加注三、盾构隧道掘进施工3.5盾构接收盾构的接收到达是指从盾构机到达下一站接收井之前50m到盾构机贯通区间隧道进入车站接收井被推三、盾构隧道掘进施工3.5盾构接收力值降至最低（在盾构千斤顶降低推力前应对盾尾处的几环管片的纵向螺栓进行三、盾构隧道掘进施工3.5盾构接收全清理干净后安装。如洞门加固效果较好时可以考虑不设置橡胶三、盾构隧道掘进施工3.5盾构接收因此应根据到达段的地质情况确定合理的掘进三、盾构隧道掘进施工3.5盾构接收三、盾构隧道掘进施工3.6施工完成后隧道盾构施工监测四、盾构施工监测4.1地表沉降的监测四、盾构施工监测4.1地表沉降的监测四、盾构施工监测4.1地表沉降的监测①地表变形观测②地下土体沉降③盾构各个衬砌环脱出盾尾后的沉降观测④盾尾空隙中四、盾构施工监测4.1地表沉降的监测应管片脱出盾尾15天以后；盾构覆土的不同厚度处的地面沉降槽最大沉降量Δ及盾构前方的最大量δ不得大于下表中的规定数值4893四、盾构施工监测4.1地表沉降的监测--四、盾构施工监测4.1地表沉降的监测拱顶沉降、基底隆起及隧道收敛及其他监测--四、盾构施工监测4.1地表沉降的监测四、盾构施工监测4.2盾构穿越建筑物时的保护技术可分为基础托换、结构补强等直接法和地基加固、隔断法、冻结法等间四、盾构施工监测4.2盾构穿越建筑物时的保护技术①新建筑物在隧道顶部所产生附加应力小于盾构施工安全条件验收五、盾构施工安全条件验收5.1安全条件验收件五、盾构施工安全条件验收5.1安全条件验收ABC)超过一定规模的起重机安装拆卸()盾构施工安全风险分析及案例六、盾构施工安全风险分析及案例6.1盾构施工主要安全风险分析 六、盾构施工安全风险分析及案例6.1盾构施工主要安全风险分析六、盾构施工安全风险分析及案例6.1盾构施工主要安全风险分析六、盾构施工安全风险分析及案例6.1盾构施工主要安全风险分析同时压力舱内施加支护压力的支护介质受到原有六、盾构施工安全风险分析及案例6.1盾构施工主要安全风险分析六、盾构施工安全风险分析及案例6.1盾构施工主要安全风险分析填注浆以降低施工风险及施工成本。（地质风险六、盾构施工安全风险分析及案例6.1盾构施工主要安全风险分析六、盾构施工安全风险分析及案例6.1盾构施工主要安全风险分析六、盾构施工安全风险分析及案例6.1盾构施工主要安全风险分析六、盾构施工安全风险分析及案例6.1盾构施工主要安全风险分析影响管片上浮的因素有地质原因、盾构与管片姿态、推进油缸推力、同步注浆配比及压力、管片接头特2）隧道纵向刚度：管片纵向刚度与管片接六、盾构施工安全风险分析及案例6.1盾构施工主要安全风险分析六、盾构施工安全风险分析及案例6.1盾构施工主要安全风险分析质检的摩擦力过大而出现盾体卡滞。（地质风险+设六、盾构施工安全风险分析及案例6.2盾构施工典型案例（一）工程概况·深圳地铁某线，全长五51.7km。18个区间，其中13个区间全部或部分采用盾构法施工。六、盾构施工安全风险分析及案例6.2盾构施工典型案例（一）工程概况列车运行速度为120km/h。隧道内因列车高速运行冲击带来空气流产生的压力作用，易造成司乘人员出现耳鸣、耳痛等身体不适情况。为缓解空气压力对司乘人员舒适度的影响，除加强列车车头流线型设计和提高机车的气密性指标外，同时需要扩大隧道内净空。以降低隧道内空气流的压力作用。对长度超过3.5km的【车公庙站~红薯湾站】、【南山站~前海湾站】盾构区间隧道，其管片内径从5.4m增大到6.0m，管片外径从6.0m增大到6.7m。盾构开挖直径从原来的6.28m响应增大到6.98m。六、盾构施工安全风险分析及案例6.2盾构施工典型案例（一）工程概况六、盾构施工安全风险分析及案例6.2盾构施工典型案例（一）工程概况【南山站~前海湾站】隧道全长3.6km。最小曲线半径450m。隧道穿越的地层主要为砾质粘性土、全、强风化花岗岩、个别地段为淤泥、砂层、填石层、孤石和基岩凸起。凸起的中风化岩饱和抗压强度值为25.3~78.8MPa，平均48.82MPa，凸起的微风化岩抗压强度50.7~144.0MPa，平均98.0MPa。六、盾构施工安全风险分析及案例6.2盾构施工典型案例六、盾构施工安全风险分析及案例6.2盾构施工典型案例六、盾构施工安全风险分析及案例6.2盾构施工典型案例六、盾构施工安全风险分析及案例6.2盾构施工典型案例六、盾构施工安全风险分析及案例6.2盾构施工典型案例六、盾构施工安全风险分析及案例6.2盾构施工典型案例六、盾构施工安全风险分析及案例6.2盾构施工典型案例（二）重难点分析重难点之一：全断面中微风化花岗岩地层掘进·花岗岩属火成岩中的生成岩，岩石强度较高，虽然有的区间对长距离岩石地段采用矿山法进行处理。但对于短距离的全断面岩石地段仍需盾构掘进处理。故盾构刀盘等设计应能适应高强度的硬岩破岩需求。·车红区间CK7+450---CK7+710里程质检盾构穿过地层为全断面的中风化、微风化的粗粒花岗岩，现状是一段基岩凸起处先进行地面深孔预爆破（约70m左右后回填注浆；剩余200多米全断面硬岩采用盾构直接掘进，微风化岩强度均值为80MPa，最高135.0MPa。六、盾构施工安全风险分析及案例6.2盾构施工典型案例（二）重难点分析重难点之二：上软下硬地层掘进上软下硬地层含块状碴土，流塑性差，摩擦阻力大，碴土改良的效果较差，需要的刀盘搅拌力矩大；建立土舱压力时刀盘扭矩急剧上升；如果欠压掘进或降低推进速度可降低刀盘扭矩，但会导致地表沉降超限。在此地层由于偏载，盾构掘进时易发生偏转，地层软硬不均会造成刀具的冲击损坏和偏磨。六、盾构施工安全风险分析及案例6.2盾构施工典型案例（二）重难点分析重难点之三：球状风化地层掘进·该两区间在残积土层中普遍发育微风化球，天然抗压强度为92.5~131.0MPa，平均值为108MPa；同时存在因分化差异形成的中、微风化岩块；填海块石也在局部地段侵入隧道顶板。·球状风化体的破除至今仍是盾构掘进的难题。由于风化球单轴抗压强度较高，与周围土体强度差异大，常在刀盘前面滚动，易造成刀具和刀盘严重损坏，导致掘进困难、速度极慢；风化球的滚动还容易造成盾构姿态难以控制，对地层的扰动较大，造成地表沉降超限等问题。六、盾构施工安全风险分析及案例6.2盾构施工典型案例（二）重难点分析重难点之四：预裂爆破地段地层掘进问题·硬岩层的深孔预裂爆破有助于解决硬岩破除问题，但如果预裂爆破施作技术不到位，爆破后的粒径较大，遇到的问题几乎与球状风化体问题相同，而且由于开挖面严重破碎。对刀具的损坏，包括滚刀、切刀更为严重。六、盾构施工安全风险分析及案例6.2盾构施工典型案例（二）重难点分析重难点之五：全断面透水砂层掘进·易发生喷涌，导致土舱失压。·刀盘扭矩较大。·如果上覆土层没有隔水层，换刀时土舱气体泄漏。难以进行正常的带压换刀作业。·石英含量大时，刀具及螺旋机的磨损较大。六、盾构施工安全风险分析及案例6.2盾构施工典型案例（二）重难点分析重难点之六：全强风化岩、残积土及粘土地层掘进·残积土层及全、强风化岩掘进易产生泥饼。粘粒成分很容易造成刀盘和土舱结泥饼。即使在以砂层为主的地层中，只要存在粘粒成分并达到一定比例，当渣土改良略有不足时也会产生泥饼。六、盾构施工安全风险分析及案例6.2盾构施工典型案例（二）重难点分析重难点之七：长距离掘进的设备耐磨设计·【南山站~前海湾站】区间最长掘进距离为2742m；·【车~红】区间，始发井至车公庙站最长掘进距离为3504m；·长距离掘进，特别是刀盘边刀的磨损，以及螺旋输送机叶片和筒体的磨损，盾尾密封的磨损等均为盾构设计重点考虑问题。六、盾构施工安全风险分析及案例6.2盾构施工典型案例（二）重难点分析重难点之八：不同地层的刀具适应性深圳地铁某线所穿越的地层既有中、微风化等硬岩，又有砾质粘性土，淤泥等软土。地层变化频繁，要求刀具刀盘设计，能够适应各种不同地层。六、盾构施工安全风险分析及案例6.2盾构施工典型案例（三）盾构适应性设计适应性设计之一：主驱动上软下硬地层上部不能自稳，盾构必须采用土压平衡模式掘进。且硬岩层产生的块状碴土是碴土流动性差，刀盘搅拌需要较大的扭距才能建立必要的土舱压力。在全断面砂层及复合地层满舱掘进时，也需要较高扭矩。硬岩掘进时贯入度较小，主要靠提高转速来获得较大的掘进速度。六、盾构施工安全风险分析及案例6.2盾构施工典型案例（三）盾构适应性设计适应性设计之一：主驱动·根据以往广州深圳类似地层的施工经验，常规地铁盾构设计扭拒系数一般为18~20。实际扭矩一般在2000KNm~至4000KNm之间。实际扭距系数@在8~16之间，转速在1.5rpm~2.1rpm。根据众多案例@统计如图所示。六、盾构施工安全风险分析及案例6.2盾构施工典型案例（三）盾构适应性设计适应性设计之一：主驱动·采用大功率设计，既可以在全断面微风化岩地层提供高转速（最高3.6rpm）。也可以在复合地层或砂层提供大扭距，额定7806KNm，脱困9575KNm。·扭矩系数23，扭距储备较大。六、盾构施工安全风险分析及案例6.2盾构施工典型案例（三）盾构适应性设计适应性设计之二：刀盘·在配置足够数量刀具前提下，刀盘开口率仍达33%。刀盘中心部位到周边的开口贯通。碴土流动顺畅，避免在砂质粘性土和全、强风化岩中掘进产生泥饼。六、盾构施工安全风险分析及案例6.2盾构施工典型案例（三）盾构适应性设计适应性设计之二：刀盘·当刀间距相同时，贯入度越大破岩能力越强。六、盾构施工安全风险分析及案例6.2盾构施工典型案例（三）盾构适应性设计适应性设计之二：刀盘·中心刀间距90mm，正滚刀的刀间距80mm，边滚刀间距75mm，较小刀间距破岩能力强。·配置有50个滚刀刀刃，最外边滚刀有2把。·切刀采用250mm宽重型刀；增加安装螺栓数量，同时强化刀具保护块的设计，避免可能遇到预裂爆破段掘进时的刀具损失。·通过转换座可以实现滚刀和撕裂刀的互换，以适应不同的地层。六、盾构施工安全风险分析及案例6.2盾构施工典型案例（三）盾构适应性设计适应性设计之二：刀盘·临时加高边滚刀设计，可适应长距离曲线段掘进。加高后单边最大扩挖量可增加10mm。六、盾构施工安全风险分析及案例6.2盾构施工典型案例（三）盾构适应性设计适应性设计之三：盾体·为减小盾体在掘进过程中的阻力，盾体设计为前大后小的梭形，前、中、尾盾直径分别为6950mm、6940mm、6930mm。·盾尾注浆管采用内嵌式注浆管结构，有利于减小盾构掘进过程中的阻力。·设置三排尾刷，满足5bar的工作要求。·内置外插超前注浆管，可以在必要时进行超前地质处理。·在土舱隔板上预留带压进舱必要的风水电通道。六、盾构施工安全风险分析及案例6.2盾构施工典型案例（三）盾构适应性设计盾壳膨润土设计·盾壳膨润土润滑系统，可较大成都减少盾壳与地层的摩擦阻力。六、盾构施工安全风险分析及案例6.2盾构施工典型案例（三）盾构适应性设计适应性设计之四：螺旋输送机·螺旋机直径900mm，采用轴式双闸门设计，最大通过粒径为350*530mm。·在螺旋轴最易磨损的前端叶片上加装耐磨块。·在螺旋机前端筒体加装可更换的耐磨块。六、盾构施工安全风险分析及案例6.2盾构施工典型案例（三）盾构适应性设计适应性设计之四：螺旋输送机·为适应富水段施工，螺旋机出土口设置2个闸门，可交替开启以降低喷涌压力。·配置了膨润土和高分子聚合物注入系统，必要时，可向土舱壁和螺旋机内注入膨润土或高分子聚合物，以缓解螺旋机的喷涌压力。·设置有保压泵接口，必要时可联接泥浆泵或泥浆管，缓解喷碴压力。六、盾构施工安全风险分析及案例6.2盾构施工典型案例（三）盾构适应性设计适应性设计之五：复合式碴土改良系统·泡沫系统采用6路单管单泵方式。每路泡沫均可独立工作，不受土舱压力和管道阻力的影响，并采用防堵塞设计。·发泡方式由原来的管路中混合直接发泡变为在混合箱充分混合后，由泡沫泵泵送发泡。，在不增加泡沫消耗量的条件下，发泡效果更好。六、盾构施工安全风险分析及案例6.2盾构施工典型案例（三）盾构适应性设计适应性设计之五：复合式碴土改良系统·采用膨润土洞外膨化装置及大流量膨润土泵。六、盾构施工安全风险分析及案例6.2盾构施工典型案例（三）盾构适应性设计适应性设计之五：复合式碴土改良系统·膨润土系统采用两台软管泵，一台用于碴土改良，一台用于盾壳外膨润土的注入。两台泵可通过单独管路注入，也可同时往刀盘前注入。六、盾构施工安全风险分析及案例6.2盾构施工典型案例（三）盾构适应性设计适应性设计之五：复合式碴土改良系统·配置了防喷涌的聚合物注入系统，使用聚合物与膨润土同时注入，具有较好的防喷和出碴效果。六、盾构施工安全风险分析及案例6.2盾构施工典型案例（三）盾构适应性设计适应性设计之六：带压换刀安全系统·配置双舱并联人舱及全气控气体保压系统。六、盾构施工安全风险分析及案例6.2盾构施工典型案例（三）盾构适应性设计适应性设计之七：同步注浆及二次注浆系统·同步注浆泵采用三台SCHWING泵，具有自动注浆的功能。并配备专用冲洗装置，使用方便，冲洗效果好，装置本身具备方便清理的功能。六、盾构施工安全风险分析及案例6.2盾构施工典型案例（三）盾构适应性设计适应性设计之七：同步注浆及二次注浆系统·管片背部二次补强注浆六、盾构施工安全风险分析及案例6.2盾构施工典型案例（三）盾构适应性设计适应性设计之八：设计采用通用式后配套拖车·拖车设计为通用式，只需将拖车结构件做少量拆除，即可用于直径6.28m盾构。六、盾构施工安全风险分析及案例6.2盾构施工典型案例盾构主要技术参数六、盾构施工安全风险分析及案例6.2盾构施工典型案例（四）掘进前进行地质补勘·针对初勘孔密度低，位置不准等情况，进场后首先进行了加密补勘工作，补勘孔位于隧道正上方，布置在初勘孔中间，确保隧道每5m一个地质勘查资料。·加密补勘工作排查出4处隧道范围内的孤石发育，在孤石部位进行了冲孔处理，冲孔后采用素砼回填，有效规避了盾构在该地层掘进的风险。六、盾构施工安全风险分析及案例6.2盾构施工典型案例（四）掘进前进行地质补勘六、盾构施工安全风险分析及案例6.2盾构施工典型案例（四）掘进前进行地质补勘·提前探测并处理孤石，以满足盾构顺利通过。六、盾构施工安全风险分析及案例6.2盾构施工典型案例（五）专业管控措施1、掘进前的施工准备·基岩突起段预裂爆破处理·为降低掘进风险，具备预处理条件时，对基岩突起段采用地表钻孔预裂爆破+深孔袖阀管预注浆工艺。·爆破岩块粒径小于30cm，能顺利通过螺旋机，预裂爆破效果满足掘进要求。六、盾构施工安全风险分析及案例6.2盾构施工典型案例（五）专业管控措施1、掘进前的施工准备·换刀点设置与加固·区间联络通道范围均设计为换刀检查点，换刀点采用旋喷桩提前对隧道范围进行预加固处理。采用旋喷桩密排孔对隧道范围内进行预加固。六、盾构施工安全风险分析及案例6.2盾构施工典型案例（五）专业管控措施2、盾构施工中出现的问题·（1）掌子面渗水量大，造成螺旋机喷涌。六、盾构施工安全风险分析及案例6.2盾构施工典型案例（五）专业管控措施2、盾构施工中出现的问题·（2）受同步注浆压力限制，管片外部水体稀释水泥砂浆。浆液无法起到封闭管片上部土体的作用，由于掘进速度慢，振动强烈，对地层扰动大，盾壳通过上部土体时造成地层损失，在管片脱出盾尾后地表出现部分塌陷。六、盾构施工安全风险分析及案例6.2盾构施工典型案例（五）专业管控措施2、盾构施工中出现的问题·（3）刀具磨损严重，尤其是滚刀受软硬不均地层影响导致偏磨。以及岩块对刀具的撞击，造成刀具损坏。六、盾构施工安全风险分析及案例6.2盾构施工典型案例（五）专业管控措施3、盾构施工中采取的措施·（1）加强碴土改良·采用优质泡沫+膨润土泥浆，盾尾油脂选用优质品牌。六、盾构施工安全风险分析及案例6.2盾构施工典型案例（五）专业管控措施3、盾构施工中采取的措施·（2）高浓度膨润土泥浆应用·在上软下硬地层，由于底部硬岩掘进速度缓慢，上部软土受刀具扰动频繁，易导致土体坍塌。采用高粘度膨润土泥浆（粘度不小于90s）注入土舱，用泥浆维持土舱压力，增加土舱内碴土中的粘性颗粒，顶部压力控制，保证掌子面顶部软土层在掘进过程中不松散，不掉落，不形成空洞。六、盾构施工安全风险分析及案例6.2盾构施工典型案例（五）专业管控措施3、盾构施工中采取的措施·（3）优化盾构二次注浆·每掘进5环，采用水泥、水玻璃双液浆进行管片背后止水环施做以及二次补强注浆。六、盾构施工安全风险分析及案例6.2盾构施工典型案例（五）专业管控措施3、盾构施工中采取的措施·（4）优化掘进参数·刀盘转速小于等于1.5r/min；·推力小于2000t；·扭矩不超过2000KN·m；·全土压掘进，贯入度控制在5mm左右；·边滚刀最大磨损小于15mm；·中心刀最大磨损小于25mm。六、盾构施工安全风险分析及案例6.2盾构施工典型案例（六）施工效果·通过地质补勘规避了地质风险，通过盾构的地质适应性设计规避了设备风险，通过专业管控措施规避了人为风险，顺利解决了盾构施工过程中所遇到的球状风化体区间掘进难度大、软硬不均地层盾构掘进姿态难控制及软土地层易引起刀盘结泥饼和喷涌等三大工程难题。六、盾构施工安全风险分析及案例6.2盾构施工典型案例·控制盾构施工风险的基本原则：地质是基础；盾构是关键；人是根本；技术是支撑。·从三方面规避盾构施工风险：从加强地质勘探入手，规避地质风险，从盾构适应性设计挖潜，规避设备风险；从专业管控抓效，规避人为风险。·获得详细、可靠的地质水文资料是盾构安全、高效施工的前提；采用具有地质针对性设计的技术先进、质量可靠的盾构设备是盾构法隧道工程成功的关键；拥有一支经验丰富、管理科学、专业高效的施工队伍是盾构安全、高效施工的根本保证。六、盾构施工安全风险分析及案例6.3其他风险防范措施1、地下火灾2、突涌淹没3、隧道破坏4、隧道被破坏5、暴雨或地下雨污水淹没6、盾构长期停工固结变形7、水平运输冲撞8、垂直起吊失稳倒伏伤害9、作业违章、野蛮施工10、盾构核心部件损坏11进仓作业失火六、盾构施工安全风险分析及案例6.3其他风险防范措施1、地下火灾隧道施工中火灾发生事故主要发生在以下情况：大量可燃材料燃烧、设备电器系统出现短路失火、作业意外爆燃。由于地下隧道空间相对狭小、氧气补充难度大、消耗快，造成氧气不足人员窒息的可能性较大、实际燃烧失火造成人员吸入有毒气体中毒身亡较普遍。六、盾构施工安全风险分析及案例6.3其他风险防范措施1、地下火灾失火事故：2009年1月前后，上海地铁某线，在曹杨路站北端头井，盾构到达接收井，洞门密封严重漏水漏沙，施工单位采用聚氨酯堵漏，堵漏成功，盾构成功上接收架。但是地下流淌残留了大量的发泡后的聚氨酯，施工单位没有清理。留下了这些极易爆燃且产生大量有毒气体的可燃物。在施工单位割除洞门密封钢板的过程中，有割掉的钢板掉在泡沫上，造成爆燃和浓烟，当时施工现场的五个人迅速逃跑，由于火势凶猛，盾构皮带机、各种橡胶管路及电缆助燃，盾构成废铁一堆，向区间隧道逃跑的1名工人成功逃生，从工作井逃生的1名工人由于吸入有毒气体当场死亡、其余三名工人严重烧伤。六、盾构施工安全风险分析及案例6.3其他风险防范措施六、盾构施工安全风险分析及案例6.3其他风险防范措施1、地下火灾西安地铁失火事故：2008年12月30日16时30分，西安地铁二号线F9地裂缝施工点（会展中心站以北约500米）发生着火事故，原因是施工人员在进行立模钢板切割的过程中，因钢板掉落地下引发防水材料着火，现场烟雾较大并从隧道两端冒出。2009年1月2日9时56分，二号线钟楼站有限隧道内起火。此次起火原因仍是工人操作不慎，致使焊渣引燃防水涂料。六、盾构施工安全风险分析及案例6.3其他风险防范措施1、地下火灾在部分盾构区间，由于地质原因，部分地段采用矿山法施工，有开挖支护，铺设防水层环节。矿山法隧道成型后，盾构空推通过，这些工序的交叉，给盾构及盾构施工人员带来火灾风险。主要是矿山法隧道防水材料铺设过程的烧焊钢筋引燃造成。因此作为管理人员要高度警惕防范。六、盾构施工安全风险分析及案例6.3其他风险防范措施1、地下火灾由于电器造成的火花烧伤电伤隧道内电瓶车掉道是一种通病，隧道较长时会在适当位置增加泵站变压器等，要有足够的高度，变压器意外撞击和其它短路燃烧打火，结果是很恐怖的，在杭州我曾看到变压器短路放电火团达2米直径。盾构组装调试完毕后，由于出土口位置受限，长度不足等，有时会将盾构拖车顶棚拆掉，下电瓶车等，此时由于电瓶车较长，有时容易下降困难，造成人工在盾构拖车顶上用撬棍等工具硬性调整造成密集的管路和电缆破损，造成放电失火。要引起高度重视六、盾构施工安全风险分析及案例6.3其他风险防范措施含气地层施工：造成爆炸或燃烧淤泥中由于含有大量有机质，有机质分解后会形成大量的沼气和硫化氢等，在淤泥地层中由于经常有粉细砂地层出现，特别是粉细砂层成局部封闭状态，很容易形成可燃气体囊。可能在螺旋机喷涌中突然释放大量可燃气体。在上海地铁二号线区间地表释放孔中火苗达4米高，持续释放燃烧一天多。目前还没有在盾构隧道中出现爆炸、燃烧的记录，但是在矿山法隧道中出现问题的较多，爆炸、失火、喷火伤人我都亲自见识过，很恐怖，其中以泥岩裂隙瓦斯释放危害最大。由于盾构和掘进机施工在城市或郊区，埋深都不大，提前对地表打孔释放、引燃是有效办法，隧道内实行瓦斯自动监测报警、检测和通风自动联动、隧道内动火申请制度严格执行，隧道通风管采用阻燃风管等措施可以有效规避风险。六、盾构施工安全风险分析及案例6.3其他风险防范措施隧道内氧气乙炔施工：造成燃烧，爆炸乙炔瓶安装回火阀很重要，同时准备石绵毯子。隧道内进行切割作业，一定要制定确实可靠的保证措施吧。工作人员周边要有监护人员。动火要实行申报制度，这在上海执行的较好。在盾尾刷更换作业时，由于盾尾刷中有大量盾尾油脂，切割作业会立即燃烧，因此目前最后排尾刷采用螺栓固定，如果必须切割，要有可靠灭火措施。在上海地铁2号线东延伸10A标盾构始发中造成盾尾变形，在处理纠正过程中割除盾尾刷，火焰非常大，由于措施可靠，没有造成损伤。六、盾构施工安全风险分析及案例6.3其他风险防范措施2、突涌淹没隧道突涌淹没，如果人员位置不合适，逃生通道被阻塞，可能造成群死群伤。主要突涌的案例有以下情况土舱隔板、螺旋机被磨损通透造成富水砂层迅速突涌掩埋隧道，该情况在大湖、江河附近或下部、地面或地下有持续供应的地下水、污水函、水渠等，该种情况的本质是渣土改良长期不合理或不改良造成隔板磨损。容易发生突涌部位的日常巡检，敲击听诊很重要，必要时设置可视探头。六、盾构施工安全风险分析及案例6.3其他风险防范措施2、突涌淹没盾构铰接密封失效造成突涌。一般情况下，厂家都会建议铰接尽量不要伸长或有长度锁定限制。由于铰接在盾构中部，被动铰接位于中心后部，主动铰接位于中部，但是如果突涌部位位于盾构下部，没有及时制止的情况下，仍然有可能造成盾构下部脱空，盾构发生严重偏移，管片隧道和盾构被拉开，隧道容易发生瞬间大规模突涌造成关门现象，要经常检查，慎用长铰接是关键（在富水粉细砂层中慎重强行纠正姿态）六、盾构施工安全风险分析及案例6.3其他风险防范措施2、突涌淹没盾尾突涌：该情况出现的主要原因盾尾刷严重磨损、盾构姿态不好盾尾间隙长期恶劣、管片隧道上浮严重、小曲线半径等。盾尾刷损坏严重的普遍原因是：盾尾拼管片时砂砾状沉淀持续集聚，一直清不干净，造成尾刷和管片之间有增加磨损的砂砾，